网站副标题的作用,合肥网站建设培训学校,为什么多个网站域名有同个网站备案,单页设计网站文章目录 一、简介二、创建线程1.创建一个线程2.创建多个线程生成随机数尝试让程序睡一会儿引入多线程 三、线程返回值的处理1.每个线程处理一个独立的值2.多个线程处理一个值Arc#xff08;原子引用计数#xff09;Mutex#xff08;互斥锁#xff09;RwLock#xff08;读… 文章目录 一、简介二、创建线程1.创建一个线程2.创建多个线程生成随机数尝试让程序睡一会儿引入多线程 三、线程返回值的处理1.每个线程处理一个独立的值2.多个线程处理一个值Arc原子引用计数Mutex互斥锁RwLock读写锁 一、简介 多线程 是一种并发执行的技术它允许一个程序或进程同时执行多个线程。每个线程都是程序执行的一个独立路径它们可以并行运行共享进程的资源如内存空间但每个线程有自己的指令指针、堆栈和局部变量。多线程的主要目的是提高程序的执行效率通过同时执行多个任务来充分利用计算机的多核处理器。 在Rust语言中多线程编程是通过标准库中的std::thread模块来实现的。Rust提供了创建和管理线程的API以及用于线程间同步和通信的机制如互斥锁Mutex和通道Channel。 二、创建线程
1.创建一个线程
use std::thread; fn main() { // 创建一个新线程 let handle thread::spawn(|| { // 在新线程中执行的代码 println!(Hello from a new thread!); }); // 等待线程结束 handle.join().unwrap();
}2.创建多个线程
use std::thread; fn main() { // 创建一个向量来存储线程的句柄 let mut threads vec![]; // 创建多个线程 for i in 0..5 { // 使用闭包捕获变量i的值 let thread_number i; let handle thread::spawn(move || { // 在新线程中打印线程编号 println!(线程 {} 正在运行, thread_number); }); // 将线程句柄添加到向量中 threads.push(handle); } // 等待所有线程完成 for handle in threads { handle.join().unwrap(); } // 在主线程中打印一些信息 for i in 0..5 { println!(主线程打印数字: {}, i); }
}# 输出结果
线程 0 正在运行
线程 1 正在运行
线程 2 正在运行
线程 3 正在运行
线程 4 正在运行
主线程打印数字: 0
主线程打印数字: 1
主线程打印数字: 2
主线程打印数字: 3
主线程打印数字: 4从输出结果上看仍然像是顺序执行所以这里引入一个休眠让线程执行的时候随机休眠0-3秒。
生成随机数 由于Rust核心语言中没有随机数生成的函数需要使用rand库来进行 # 首先需要在Cargo.toml中添加以下内容
[dependencies]
rand 0.8# 然后在代码中用use 引入
use rand::Rng;
use rand::thread_rng; fn main() { let mut rng thread_rng(); for _i in 0..10{let random_number rng.gen_range(1..4); println!(随机数是: {}, random_number); }
}
# 结果
随机数是: 3
随机数是: 1
随机数是: 3
随机数是: 1
随机数是: 3
随机数是: 1
随机数是: 3
随机数是: 2
随机数是: 3
随机数是: 1随机数生成的区间与循环一样是一个前闭后开的区间
尝试让程序睡一会儿
use rand::Rng;
use std::{thread::sleep, time::Duration}; fn main() { // 创建一个随机数生成器 let mut rng rand::thread_rng(); // 生成一个0到3之间的随机秒数 let random_seconds: u64 rng.gen_range(0..4); // 将秒数转换为Duration let duration Duration::from_secs(random_seconds); // 让当前线程睡眠指定的时间 sleep(duration); // 之后的代码会在等待后执行 println!(等待了 {} 秒, random_seconds);
}引入多线程
use rand::Rng;
use std::{thread::sleep, time::Duration};
use std::thread; fn main() { // 创建一个向量来存储线程的句柄 let mut threads vec![]; // 创建多个线程 for i in 1..10 { // 使用闭包捕获变量i的值 let thread_number i; let handle thread::spawn(move || { // 在新线程中打印线程编号 println!(线程 {} 正在运行, thread_number); // 创建一个随机数生成器 let mut rng rand::thread_rng(); // 生成一个0到3之间的随机秒数 let random_seconds: u64 rng.gen_range(0..4); // 将秒数转换为Duration let duration Duration::from_secs(random_seconds); // 让当前线程睡眠指定的时间 sleep(duration); println!(线程 {} 运行结束,休息了{}秒., thread_number,random_seconds); }); // 将线程句柄添加到向量中 threads.push(handle); } // 等待所有线程完成 for handle in threads { handle.join().unwrap(); } // 在主线程中打印一些信息 for i in 0..5 { println!(主线程打印数字: {}, i); }
}# 输出结果
线程 3 正在运行
线程 2 正在运行
线程 5 正在运行
线程 7 正在运行
线程 7 运行结束,休息了0秒.
线程 4 正在运行
线程 6 正在运行
线程 1 正在运行
线程 8 正在运行
线程 9 正在运行
线程 10 正在运行
线程 6 运行结束,休息了1秒.
线程 4 运行结束,休息了1秒.
线程 3 运行结束,休息了1秒.
线程 9 运行结束,休息了1秒.
线程 1 运行结束,休息了2秒.
线程 10 运行结束,休息了2秒.
线程 5 运行结束,休息了2秒.
线程 2 运行结束,休息了3秒.
线程 8 运行结束,休息了3秒.
主线程打印数字: 0
主线程打印数字: 1
主线程打印数字: 2
主线程打印数字: 3
主线程打印数字: 4三、线程返回值的处理 对于有返回值的多线程来说有两种情况一种是每个线程处理一个独立的值用向量接收另一种是多个线程处理一个值。 1.每个线程处理一个独立的值
use std::thread; fn main() { let mut handles vec![]; for i in 0..5 { let handle thread::spawn(move || { return i*i;}); handles.push(handle); } let mut results vec![]; for handle in handles { match handle.join() { Ok(value) results.push(value), Err(e) println!(Thread panicked: {:?}, e), } } println!(Results: {:?}, results); //Results: [0, 1, 4, 9, 16]
}2.多个线程处理一个值 由于多个线程处理一个值可能造成条件竞争属于线程不安全行为Rust语言中提供了3种处理行为。 Arc 只读访问用于共享只读数据通过原子引用计数管理生命周期。Mutex 互斥锁用于保护数据确保一次只有一个线程可以访问数据提供独占访问。RwLock 读写锁用于保护数据但允许多个读者同时访问写者必须独占访问。 Arc原子引用计数 Arc是一个提供共享所有权的智能指针。它用于在多个所有者之间共享数据且只允许对这些数据进行只读访问。Arc通过原子操作维护一个引用计数确保数据的生命周期至少与最长的所有者一样长。当最后一个Arc指针被丢弃时其指向的数据也会被释放。 use std::sync::Arc;
use std::thread; fn main() { // 创建一个要在多个线程之间共享的值 let data Arc::new(vec![1, 2, 3, 4, 5]); // 创建一个向量来存储线程的句柄 let mut handles vec![]; println!(Thread {:?} is reading value: {:?}, thread::current().id(), data); // 主线程的线程ID为 1// 创建几个线程来只读访问数据 for _i in 0..data.len() { let data data.clone(); // 克隆Arc以便在线程中使用 let handle thread::spawn(move || { // 获取Vec的引用以便索引 // 使用 {:?} 来打印 ThreadId println!(Thread {:?} is reading value: {:?}, thread::current().id(), data); }); handles.push(handle); } // 等待所有线程完成 for handle in handles { handle.join().unwrap(); }
}
# 运行结果
Thread ThreadId(1) is reading value: [1, 2, 3, 4, 5]
Thread ThreadId(2) is reading value: [1, 2, 3, 4, 5]
Thread ThreadId(3) is reading value: [1, 2, 3, 4, 5]
Thread ThreadId(4) is reading value: [1, 2, 3, 4, 5]
Thread ThreadId(5) is reading value: [1, 2, 3, 4, 5]
Thread ThreadId(6) is reading value: [1, 2, 3, 4, 5]Mutex互斥锁 Mutex是一个提供互斥访问的智能指针。它用于保护数据确保一次只有一个线程能够访问数据。当一个线程拥有Mutex的锁时其他尝试获取锁的线程将被阻塞直到锁被释放。 use std::sync::{Arc, Mutex};
use std::thread; fn main() { // 创建一个Arc包裹的互斥锁和值 let counter Arc::new(Mutex::new(1)); let mut handles vec![]; // 创建几个线程来增加计数器 for i in 1..10 { // 克隆Arc智能指针而不是Mutex或它的值 let counter Arc::clone(counter); let handle thread::spawn(move || { // 获取互斥锁以便修改值 let mut num counter.lock().unwrap(); *num *i;}); handles.push(handle); } // 等待所有线程完成 for handle in handles { handle.join().unwrap(); } // 输出最终计数器的值 println!(Result: {}, *counter.lock().unwrap()); // Result: 362880
}RwLock读写锁 RwLock是一个提供读写锁定的智能指针。与Mutex不同RwLock允许多个读者同时访问数据但写者必须独占锁。当写者拥有锁时任何尝试获取读锁或写锁的线程都将被阻塞。当没有写者时可以有多个读者同时访问数据。 use std::sync::{Arc, RwLock}; fn main() { let data Arc::new(RwLock::new(0)); let mut handles vec![]; // 创建多个读线程 for i in 0..5 { let data Arc::clone(data); let handle std::thread::spawn(move || { let num data.read().unwrap(); println!(Thread {} Reading value: {}, i,*num); }); handles.push(handle); } // 创建一个写线程 let data Arc::clone(data); let handle std::thread::spawn(move || { let mut num data.write().unwrap(); *num 1; println!(Writing value: {}, *num); }); handles.push(handle); for handle in handles { handle.join().unwrap(); }
}
# 第一次执行结果
Thread 0 Reading value: 0
Thread 3 Reading value: 0
Thread 1 Reading value: 0
Thread 4 Reading value: 0
Thread 2 Reading value: 0
Writing value: 1
# 第二次执行结果
Thread 0 Reading value: 0
Thread 3 Reading value: 0
Thread 1 Reading value: 0
Thread 4 Reading value: 0
Thread 2 Reading value: 0
Writing value: 1这里有一个问题就是如果写线程最后执行那么读线程读的都是原始数据如果写线程先执行那么读的就是修改后的数据所以对读写顺序有要求的话应该做好时序的控制
